Sistemele de propulsie electrice și pe bază de hidrogen sunt doar câteva dintre sistemele de propulsie alternative care își găsesc locul în agricultura modernă. Un motiv important al interesului crescut pentru sistemele de propulsie și combustibilii alternativi îl reprezintă eforturile de reducere semnificativă a gazelor cu efect de seră. Pentru a atinge obiectivele Acordului de la Paris privind clima, emisiile de CO2 trebuie reduse rapid și semnificativ.
În mod tradițional, motorina a fost sursa de energie aleasă pentru mașinile agricole, cu efectele nocive asupra mediului care îi sunt asociate. Cu toate acestea, emisiile de gaze cu efect de seră provenite de la utilaje nu pot fi reduse suficient doar prin îmbunătățirea tehnologiei convenționale de propulsie. Tranziția de la combustibilii fosili la combustibilii regenerabili este este absolut necesară.
Agritechnica 2023, care se va desfășura în perioada 12-18 noiembrie, la Hanovra, Germania, reflectă această evoluție și prezintă sisteme de propulsie alternative de ultimă generație pentru mașinile agricole. La cel mai important târg de mașini agricole din lume, expozanții nu își vor prezenta inovațiile doar la standurile lor. În incinta expoziției, pentru prima dată, expozanții selectați vor prezenta sisteme de acționare alternativă în zona exclusivă Drive Experience în aer liber absolut necesară.
O prezentare generală a tehnologiei de propulsie alternativă
Hidrogenul
Hidrogenul este un posibil substitut al motorinei pentru vehiculele agricole. Deoarece hidrogenul nu conține carbon, utilizarea sa nu produce emisii de CO2 dăunătoare pentru climă. Cu toate acestea, deoarece producția sa necesită un consum mare de energie, o condiție prealabilă pentru o utilizare utilă este ca această energie să provină din surse regenerabile.
Utilizarea hidrogenului într-o baterie de combustie este o formă specială de propulsie electrică. Spre deosebire de un sistem de propulsie electrică convențional, în care bateria este încărcată din surse externe, energia electrică pentru deplasarea vehiculului este generată de pila de combustie. De-a lungul anilor, au fost prezentate mai multe concepte de tractoare cu pile de combustie ca sursă principală de energie, dar niciunul nu a ajuns încă să fie utilizat comercial.
Mai mulți factori importanți stau în calea utilizării pilelor de combustie în agricultură: În primul rând, există provocarea de a obține suficientă energie într-un tractor standard. Recipientele sub presiune cu hidrogen comprimat necesită un spațiu semnificativ. Folosind soluțiile actuale, un tractor nu poate funcționa la sarcină maximă timp de mai multe ore. În plus, o unitate cu pile de combustie necesită componente care ocupă spațiu, cum ar fi sistemul de răcire, invertorul și bateria tampon. Aceasta din urmă este necesară pentru a susține celula de combustie relativ lentă și fără reacție. În plus, trebuie creată o rețea de stații de realimentare cu hidrogen, orientată către agricultură. Nu în ultimul rând, costurile de fabricație pentru întregul sistem sunt încă foarte ridicate.
Methane
Metanul este un alt combustibil gazos care se află în centrul atenției, deoarece în timpul arderii nu se eliberează mai multe gaze cu efect de seră decât cele utilizate în timpul creșterii plantelor. Scopul este de a face ca întregul lanț de proces și producția sa să fie neutru din punct de vedere al emisiilor de CO2.
Metanul poate fi o parte a soluției pentru agricultură. Biogazul brut, produs în instalațiile de biogaz, nu poate fi utilizat direct ca și combustibil, ci trebuie mai întâi desulfurat și dioxidul de carbon trebuie să fie eliminat din metan. Produsul final este aproape de metanul pur, care este apoi lichefiat sau comprimat.
În prezent, metanul lichefiat, denumit de obicei „gaz natural lichefiat” (GNL), nu este deosebit de potrivit pentru utilizarea în mașinile agricole. În ciuda densității sale energetice relativ ridicate, acesta prezintă mai multe dezavantaje, printre care procesul de lichefiere, care necesită eforturi tehnice și consum mare de energie, precum și posibilele emisii de metan în timpul perioadelor de inactivitate mai lungi și la temperaturi mai ridicate. Metanul comprimat, cunoscut și sub numele de „gaz natural comprimat” (GNC), este mai practic, dar are o densitate energetică semnificativ mai mică decât motorina sau GNL. Acest lucru are ca rezultat rezervoare suplimentare mai mari, precum și o autonomie mai mică din cauza capacității limitate de stocare.
Există deja un tractor care funcționează în întregime pe bază de metan. Metanul, sub formă de GNC, este injectat în colectorul de admisie al motorului cu 6 cilindri și 180 CP. Gazele de eșapament trebuie doar să fie tratate cu ajutorul unui catalizator cu trei căi. Nu sunt necesare tehnologii precum recircularea gazelor de eșapament, filtre de particule sau convertoare catalitice SCR cu un agent de diminuare, cum ar fi Adblue. Producătorul a prezentat, de asemenea, un model de preserie cu un motor de 270 CP alimentat cu GNL.
Biocombustibilii
Soluțiile pentru motoare care utilizează biocombustibili precum uleiul de rapiță sau esterul metilic de rapiță există de zeci de ani. Acestea pot servi drept tehnologie de tranziție. Cu o densitate energetică de 93% în raport cu motorina, uleiul de rapiță este o alternativă interesantă fără fosile.
Semințele de rapiță au avantajul de a fi cultivate pe scară largă. Orice fermă producătoare de rapiță ar putea utiliza uleiul extras ca și combustibil, în timp ce turta de rapiță produsă ca și subprodus oferă o hrană bogată în proteine.
Pentru a utiliza ulei de rapiță și alți biocombustibili, sistemele de acționare a tractoarelor trebuie adaptate în ceea ce privește puterea motorului, lubrifierea și alte caracteristici. Un tractor multicarburant anunțat de un producător, care poate utiliza nu numai motorină, ci și biodiesel, uleiuri vegetale și amestecuri ale acestor biocombustibili, nu a ajuns încă pe piață.
Baterie
La prima vedere, o tehnologie aparent inovatoare, utilajele agricole acționate electric nu reprezintă, din punct de vedere istoric, nimic nou. Primele soluții alimentate cu cabluri sau baterii au fost disponibile încă din secolul al XIX-lea, dar toate au pierdut în fața motorului cu combustie internă.
Sectorul autoturismelor își concentrează din nou atenția asupra mașinilor agricole cu propulsie electrică, în care motorul cu combustie este înlocuit cu unul sau mai multe motoare electrice. O unitate electrică are o greutate mai mică și un spațiu de instalare mai mic decât un motor cu combustie internă. În plus, este lipsită de emisii, generează mult mai puțină căldură reziduală și funcționează aproape silențios.
Cu toate acestea, principalul punct slab al unui sistem complet electric este densitatea energetică scăzută a bateriilor, ceea ce duce la greutăți și volume mari ale bateriilor pe măsură ce cerințele de putere cresc. Acest lucru nu reprezintă încă o problemă pentru tractoarele mai mici, cu cerințe moderate de putere, utilizate la fermă, pentru întreținerea pășunilor sau în sectorul municipal. Acestea pot fi pur și simplu încărcate la fermă sau în curtea clădirii atunci când nu sunt utilizate. Cu toate acestea, situația este cu totul diferită în cazul tractoarelor cu puteri mari și perioade lungi de funcționare. Dacă s-ar folosi tehnologia actuală pentru tractoare mai mari , bateriile necesare ar fi pur și simplu prea grele – 25 de tone pentru un tractor mare cu direcție articulată – cu timpi de încărcare lungi. Ambii factori fac ca bateriile să nu fie practice pentru utilizarea pe teren în prezent.
Un concept revoluționar pentru un roi de utilaje mari a fost dezvoltat de un cunoscut producător de utilaje agricole, în care mai multe tractoare teleghidate trag utilajele, iar energia este furnizată prin cablu de la marginea câmpului printr-un sistem de conectare cu turn de cabluri. Vehiculul de distribuție a energiei este dimensionat pentru un total de 1.000 de kilowați. Cu toate acestea, un astfel de concept necesită progrese majore cu un design adecvat.
Solar – Energie solară
Există deja roboți de însămânțare și de plivit cu energie solară. Roboții agricoli controlați prin GPS pot fi utilizați ca mașini autonome pentru lucrări foarte ușoare, cu un consum redus de energie, în cultivarea rădăcinoaselor și a legumelor. Aceștia sunt alimentați cu baterii, iar energia electrică necesară este produsă de celule solare amplasate pe mașină. Energia solară este utilizată pentru a reîncărca bateriile, permițând mașinilor să lucreze continuu pe tot parcursul zilei. Cu toate acestea, acționările solare nu sunt potrivite pentru mașinile de câmp mai mari, din cauza suprafețelor mari de module necesare.
Articol de
